李奕錚　廖蘊華　潘　玲

廣西醫(yī)科大學(xué)(南寧 530021)

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·綜述·

AKI預(yù)警標志物的研究進展

李奕錚廖蘊華潘玲

廣西醫(yī)科大學(xué)(南寧 530021)

急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)是由各種因素導(dǎo)致的臨床綜合征，盡管科學(xué)在發(fā)展，發(fā)病率、死亡率一直居高不下，并且嚴重影響患者的預(yù)后，這主要是由于對腎臟損傷的早期診斷缺乏敏感的、特異性的指標，使得患者錯過了最佳的治療窗口。研究發(fā)現(xiàn)在AKI的早期給予干預(yù)，能夠明顯提高患者的預(yù)后，達到滿意的治療效果。所以AKI的早期診斷是提高患者的生活質(zhì)量的關(guān)鍵措施，期間出現(xiàn)了一系列AKI 的早期分子標志物，包括NGAL、IL-18、miRNA、KIM-1、NAG、L-FABP、TIMP-1、IGFBP-7、TFF-3、GST-π、MYL12B等。本文就這些AKI分子標志物進行總結(jié)，闡述這些分子標志物在AKI 診斷及預(yù)后預(yù)測中的價值，以便于及早制定有針對性的 AKI 治療及護理策略，使早期診斷、早期干預(yù) AKI 成為可能。

急性腎損傷分子標志物早期診斷

急性腎損傷是一種常見的臨床綜合征，以腎臟功能的快速喪失為特點，會導(dǎo)致暫時或永久腎功能喪失,甚至死亡,是一種嚴重的影響腎功能的臨床現(xiàn)象,通過氮代謝的終產(chǎn)物的升高或尿量的減少或者是兩者兼有來診斷。當(dāng)今，臨床上多采取支持治療，等待腎功能的恢復(fù)[1]。由于腎臟具有巨大的儲存能力，在腎功能丟失達70%以上，才表現(xiàn)出臨床的癥狀[2]，僅僅依靠患者的臨床表現(xiàn)來指導(dǎo)醫(yī)療對AKI患者的干預(yù)，對提高AKI 患者的預(yù)后是不利的。因此，提高AKI早期的診斷率，是提高AKI患者生存質(zhì)量的關(guān)鍵措施。

1　AKI的新的分子標志物的特點[3]：

①敏感性要高于血清的肌酐；②對腎臟不同部位的損傷有特異性；③可以監(jiān)測和反映治療的效果；④可以幫助識別高風(fēng)險的人群；

2　AKI的早期診斷的標志物

2.1中性粒細胞明膠酶相關(guān)性脂質(zhì)運載蛋白NGALNGAL屬于載脂蛋白超家族，分子量為25kDa[1,4]。正常情況下在腎臟、肺臟、胃等器官少量的分泌[5]。當(dāng)腎損傷時會在血漿和尿液中檢測到NGAL[3]，但是NGAL在急、慢性炎癥下，血漿、尿液中NGAL的水平升高，對早期AKI 的診斷產(chǎn)生了干擾[6-7],Vanmassenhove 等人推測尿液比血漿中的標志物更能反映真實的組織損傷，尿液中的NGAL是一個獨立的預(yù)測AKI的指標[8-10]。Kaucsár T在小鼠的動物模型中，缺血10分鐘不會檢測到尿素氮和腎組織學(xué)的改變，但會發(fā)現(xiàn)血漿和尿液中的NGAL的上升，尿液的NGAL對診斷亞臨床的AKI有很高的敏感性和特異性[11]。Yang HT等人的研究中發(fā)現(xiàn)燒傷的病人中，血漿和尿液中的NGAL的水平與AKI的發(fā)展相關(guān)[12-13]。Clerico A研究發(fā)現(xiàn)在血清Scr正常時，NGAL對預(yù)測AKI的發(fā)生起著積極的作用，NGAL水平上升，發(fā)生AKI的風(fēng)險增加[14]。

NGAL可以對腎損傷的部位起著指導(dǎo)的作用，在腎小球濾過率和腎小管重吸收功能下降時分別出現(xiàn)血漿和尿液中的NGAL的上升。NGAL對AKI的診斷有高度的敏感性，但NGAL對預(yù)測AKI不具有特異性，多種病因都使得NGAL的水平異常，使它在臨床上的運用受到了限制。

2.2腎損傷分子-1KIM-1 是Ⅰ型跨膜糖蛋白，在正常腎組織中幾乎不表達，但在腎損傷 48 h 后高度表達，尿 KIM-1的水平與近端腎小管上皮細胞損傷程度呈正相關(guān)[15]。Vishal S體外實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)近端小管損傷時,細胞內(nèi)的KIM-1會分泌到細胞外[16]。Ren H等研究發(fā)現(xiàn)，在燒傷的病人發(fā)生AKI中，血清中KIM-1的水平先于血清中的肌酐顯著上升，將血清中的KIM-1和IL-8結(jié)合起來預(yù)測燒傷的患者發(fā)生AKI的敏感性和特異性均提高[17]。Li W的研究中發(fā)現(xiàn)KIM-1可以用來診斷發(fā)生在24小時內(nèi)的AKI[18]。

KIM-1對AKI的早期診斷具有代表性，在正常狀態(tài)下幾乎不表達，在腎損傷24小時內(nèi)即異常?？梢宰鳛樵缙诮诵」軗p傷的診斷標志物。將KIM-1與IL-18聯(lián)合運用，明顯提高AKI患者的診斷率。

2.3NAGNAG是一種溶酶體酶,分子量是130kDa，尿中的NAG由近端小管上皮細胞分泌，滲漏進入到管腔[7]。研究表明在AKI尚未出現(xiàn)臨床癥狀時，尿液中的NAG明顯升高，NAG是判定早期腎小管損傷的敏感的分子標志物[19]?？梢蕴禺愋缘淖R別AKI，不受尿路感染等的干擾[20]。單用肌酐對AKI的早期診斷相對比較滯后，用NGA/肌酐可以提高其在AKI中的早期診斷的價值。

2.4半胱氨酸蛋白酶抑制物cCys-C分子量為13kDa,所有有核細胞產(chǎn)生，以一個相對恒定速率釋放到血液，但其在血液中的水平會隨腎小球濾過率(GFR)的變化而變化。Cys-C常用于監(jiān)測腎功能[21-22]，CysC被認為是監(jiān)測GFR的重要指標[16]。最近的研究發(fā)現(xiàn), Cys-C是一個獨立的評估腎功能的因素[23]，住院的病人中，血清中CysC的水平升高的患者，有發(fā)生AKI的高風(fēng)險[24]。

2.5白細胞介素-18IL-18分子量 22000kDa，來源于腎小管上皮細胞。成熟的 IL-18 通過 IL-18 受體、輔助蛋白樣異二聚體促進炎癥反應(yīng)。在小鼠的腎損傷模型中，在腎的近端小管檢到 IL-18，并發(fā)現(xiàn)異常 IL-18能夠加快腎小管壞死[25]。Liu GQ等人發(fā)現(xiàn)腎損傷后IL-18的水平上升[26]。Xin C在實驗中發(fā)現(xiàn)在發(fā)生AKI的患者中，IL-18的水平升高，并且在2～4小時內(nèi)到達峰值，IL-18對診斷早期AKI優(yōu)于Scr[9]。IL-18與各種類型的急性腎損傷都有密切的聯(lián)系，還可以用來校正重癥急性腎損傷患者的相對危險度[27]。 Melnikov VY等人的研究發(fā)現(xiàn)減少成熟的IL-18，對AKI小鼠起著保護作用，對表達IL-18的小鼠，注射IL-18的抗血清，起著腎臟的保護作用[28]。

IL-18在急性腎損傷形成和發(fā)展的過程中起著重要的作用，當(dāng)腎缺血時IL-18迅速上升，臨床上對于AKI的高?；颊撸梢酝ㄟ^抑制IL-18來預(yù)防AKI的發(fā)生和發(fā)展。

2.6肝臟脂肪酸結(jié)合蛋白L-FABP 分子量 14000 kDa，在近端腎小管上皮細胞表達，L-FABP 可結(jié)合長鏈脂肪酸，促進新陳代謝和抗氧化作用。尿L-FABP的異常標志近端腎小管損傷[25,29]。有研究發(fā)現(xiàn)輕微腎損傷會導(dǎo)致尿中L-FABP在2小時內(nèi)明顯的升高，而血漿中的BUN要在48小時后才上升[30]。Obata Y等人在實驗研究中，通過測定不同時間段的L-FABP和SCr，統(tǒng)計學(xué)分析揭示了尿中L-FABP比SCr對AKI早期的診斷更有意義[31]。

L-FABP作為急性腎損傷早期的分子標志物受研究者的青睞，基于L-FABP對輕微的腎損傷比較敏感，有助于在AKI的早期及時發(fā)現(xiàn)，提高患者的預(yù)后。

2.7血清肌酐sCr可用來判斷腎小球濾過率的下降和腎功能的改變。然而很多因素都能夠使得sCr改變，從而導(dǎo)致AKI的假陽性率升高[32]。同時其敏感性低，血清肌酐異常時，腎小球濾過率(GFR)下降了50%以上[21,34]。研究發(fā)現(xiàn)血液中肌酐與腎損傷的程度呈正相關(guān)[35]，對腎功能的分級有著重要的作用，是判斷急性腎功能預(yù)后的重要指標。

2.8生長分化因子-15GDF-15是一種與TGF-β超家族相關(guān)的細胞因子，生理條件下前列腺和胎盤中表達[36]。李慧等研究發(fā)現(xiàn)血漿中的GDF-15水平與血肌酐、腎小球濾過率呈相關(guān)性，可以用來預(yù)測糖尿病患者腎功能、轉(zhuǎn)歸等[37]，Guenancia C等研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后發(fā)生AKI的患者血漿中GDF-15水平明顯上升，進一步的研究證實GDF-15可早期識別術(shù)后發(fā)生AKI的患者[38]。同時GDF-15可作為評估AKI患者演變成CKD的風(fēng)險指標，最新研究表明，GDF-15水平與腎功能障礙有密切聯(lián)系。

2.9miRNAmiRNA是一類由20多個核苷酸組成的內(nèi)源性具有調(diào)控功能的非編碼的RNA序列，他們參與多種生物學(xué)過程[39]。最新研究發(fā)現(xiàn)，miRNA通過參與蛋白翻譯、mRNA的穩(wěn)定性來調(diào)控基因表達。當(dāng)今已有提議將血清miRNA作為廣泛疾病的生物標志物[40]。有研究發(fā)現(xiàn)在腎缺血/再灌注模型中，miRNA-92a的水平顯著上升，差異有統(tǒng)計學(xué)的意義[41]。另有研究表明，miRNA-210在AKI的患者中升高，同時可用于預(yù)測AKI患者存活率[42]。miRNA與ATF3、VEGF、p53等相互聯(lián)系，作用廣泛，使得多種病因?qū)е碌腁KI都有miRNA 相應(yīng)改變，對AKI的早期診斷提供了可能,Yi-Fan Lan進一步證實，在缺血/再灌注模型中，miR- 494過度表達，使得ATF3的含量減少,導(dǎo)致炎癥介質(zhì)的大量釋放，加劇細胞的凋亡,進一步降低腎功能，尿液中的miR- 494含量增高早于血漿中Scr的升高[43]。

miRNA作為一種新型的分子標志物，是科研領(lǐng)域的熱點。miRNA參與多種功能的發(fā)揮。在血液中穩(wěn)定存在，干擾因素少，但是目前還沒有統(tǒng)一的臨界值，沒有明確異常的范圍。

3　結(jié)　語

AKI 是常見的臨床綜合征，高發(fā)病率和高死亡率，同時缺乏特效的治療方案，導(dǎo)致患者的預(yù)后受到威脅。研究發(fā)現(xiàn)提高AKI的早期診斷的敏感性，是改善患者預(yù)后的關(guān)鍵措施。隨著對AKI認識的不斷深入，涌現(xiàn)出新的標志物、這些標志物對AKI的早期診斷起著積極的作用，不同的標志物有自己的優(yōu)缺點，把多種AKI的分子標志物聯(lián)合使用將大大的提高AKI早期的診斷的敏感性，多種分子標志物的聯(lián)合使用是以后的一種發(fā)展趨勢，但是將這些標志物推廣到臨床上還需很多的準備工作。

[1] CHANG CH, YANG CH, YANG HY, et al. Urinary Biomarkers Improve the Diagnosis of Intrinsic Acute Kidney Injury in Coronary Care Units[J]. Medicine (Baltimore), 2015, 94(40): e1703.

[2] KELLUM JA，CHAWLA LS. Cell-cycle arrest and acute kidney injury: the light and the dark sides[J]. Nephrol Dial Transplant, 2016, 31(1): 16-22.

[3] CHEN W，ZHAO X，ZHANG M, et al. High-efficiency secretory expression of human neutrophil gelatinase-associated lipocalin from mammalian cell lines with human serum albumin signal peptide[J]. Protein Expr Purif, 2016, 118: 105-112.

[4] YANG J，GOETZ D, Li JY, et al. An iron delivery pathway mediated by a lipocalin[J]. Mol Cell, 2002, 10(5): 1045-1056.

[5] ZHANG Y, FAN Y, MEI Z. Overexpression in human hepatocellular carcinoma toward a molecular prognostic classification[J]. Cancer Epidemiol, 2012, 36(5): e294-299.

[6] ARIZA X, SOLA E, ELIA C, et al. Analysis of a urinary biomarker panel for clinical outcomes assessment in cirrhosis[J]. PLoS One, 2015, 10(6): e0128145.

[7] MARTENSSON J, BELLOMO R.The rise and fall of NGAL in acute kidney injury[J]. Blood Purif, 2014, 37(4): 304-310.

[8] VANMASSENHOVE J,VANHOLDER R,NAGLER E, et al. Urinary and serum biomarkers for the diagnosis of acute kidney injury: an in-depth review of the literature[J]. Nephrol Dial Transplant, 2013, 28(2): 254-273.

[9] XIN C, YULONG X, YU C, et al. Urine neutrophil gelatinase-associated lipocalin and interleukin-18 predict acute kidney injury after cardiac surgery[J]. Ren Fail, 2008, 30(9): 904-913.

[10] ARIKH CR, MISHRA J, THIESSEN-PHILBROOK H, et al. Urinary IL-18 is an early predictive biomarker of acute kidney injury after cardiac surgery[J]. Kidney Int, 2006, 70(1): 199-203.

[11] KAUCSAR T, GODO M, REVESZ C, et al. Urine/Plasma Neutrophil Gelatinase Associated Lipocalin Ratio Is a Sensitive and Specific Marker of Subclinical Acute Kidney Injury in Mice[J]. PLoS One, 2016, 11(1): e0148043.

[12] YANG HT, YIM H, CHO YS, et al. Assessment of biochemical markers in the early post-burn period for predicting acute kidney injury and mortality in patients with major burn injury: comparison of serum creatinine, serum cystatin-C, plasma and urine neutrophil gelatinase-associated lipocalin[J]. Crit Care, 2014, 18(4): R151.

[13] HONG DY, LEE JH, PARK SO, et al. Plasma neutrophil gelatinase-associated lipocalin as early biomarker for acute kidney injury in burn patients[J]. J Burn Care Res, 2013, 34(6): e326-332.

[14] CLERICO A, GALLI C, FORTUNATO A, et al. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) as biomarker of acute kidney injury: a review of the laboratory characteristics and clinical evidences[J]. Clin Chem Lab Med, 2012, 50(9): 1505-1517.

[15] YANG L, BROOKS CR, XIAO S, et al. KIM-1-mediated phagocytosis reduces acute injury to the kidney[J]. J Clin Invest, 2015, 125(4): 1620-1636.

[16] FERGUSON MA, VAIDYA VS, BONVENTRE JV. Biomarkers of nephrotoxic acute kidney injury[J]. Toxicology, 2008, 245(3): 182-193.

[17] REN H, ZHOU X, DAI D, et al. Assessment of urinary kidney injury molecule-1 and interleukin-18 in the early post-burn period to predict acute kidney injury for various degrees of burn injury[J]. BMC Nephrol, 2015, 16: 142.

[18] LI W, YU Y, HE H, et al. Urinary kidney injury molecule-1 as an early indicator to predict contrast-induced acute kidney injury in patients with diabetes mellitus undergoing percutaneous coronary intervention[J]. Biomed Rep, 2015, 3(4): 509-512.

[19] 趙晉, 基于新型生物標志物評價中藥對腎功能的影響[D]. 2015, 廣州中醫(yī)藥大學(xué).

[20] DEDE O, DAGGULI M, UTANGAC M, et al. Urinary expression of acute kidney injury biomarkers in patients after RIRS: it is a prospective, controlled study[J]. Int J Clin Exp Med, 2015, 8(5): 8147-8152.

[21] FANNING N, GALVIN S, PARKE R, et al. A Prospective Study of the Timing and Accuracy of Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin Levels in Predicting Acute Kidney Injury in High-Risk Cardiac Surgery Patients[J]. J Cardiothorac Vasc Anesth, 2016,30(1): 76-81.

[22] YANG CH, CHANG CH, CHEN TH, et al. Combination of Urinary Biomarkers Improves Early Detection of Acute Kidney Injury in Patients With Heart Failure[J]. Circ J, 2016, 80(4): 1017-1023.

[23] BELL M, GRANATH F, MARTENSSON J, et al. Cystatin C is correlated with mortality in patients with and without acute kidney injury[J]. Nephrol Dial Transplant, 2009, 24(10): 3096-3102.

[24] WANG HE, POWELL TC, GUTIERREZ OM, et al. Prehospitalization Risk Factors for Acute Kidney Injury during Hospitalization for Serious Infections in the REGARDS Cohort[J]. Nephron Extra, 2015, 5(3): 87-99.

[25] DUAN SY, XING CY, ZHANG B, et al. Detection and evaluation of renal biomarkers in a swine model of acute myocardial infarction and reperfusion[J]. Int J Clin Exp Pathol, 2015, 8(7): 8336-8347.

[26] LIU GQ, ZUO XH, JIANG LN, et al. Inhibitory effect of post-hemorrhagic shock mesenteric lymph drainage on the HMGB1 and RAGE in mouse kidney[J]. Ren Fail, 2016, 38(1): 131-136.

[27] KOYNER JL, COCA SG, THIESSEN-PHILBROOK H, et al. Urine Biomarkers and Perioperative Acute Kidney Injury: The Impact of Preoperative Estimated GFR[J]. Am J Kidney Dis, 2015, 66(6): 1006-1014.

[28] MELNIKOV VY, ECDER T, FANTUZZI G, et al. Impaired IL-18 processing protects caspase-1-deficient mice from ischemic acute renal failure[J]. J Clin Invest, 2001, 107(9): 1145-1152.

[29] BASU RK, KADDOURAH A, TERRELL T, et al. Assessment of Worldwide Acute Kidney Injury, Renal Angina and Epidemiology in Critically Ill Children (AWARE): A Prospective Study to Improve Diagnostic Precision[J]. J Clin Trials, 2015, 16(1):1-8.

[30] NEGISHI K, E NOIRI, K DOI, et al. Monitoring of urinary L-type fatty acid-binding protein predicts histological severity of acute kidney injury[J]. Am J Pathol, 2009, 174(4): 1154-1159.

[31] OBATA Y, KAMIJO-IKEMORI A, ICHIKAWA D, et al. Clinical usefulness of urinary liver-type fatty-acid-binding protein as a perioperative marker of acute kidney injury in patients undergoing endovascular or open-abdominal aortic aneurysm repair[J]. J Anesth, 2016, 30(1): 89-99.

[32] WESTHOFF JH, TONSHOFF B, WALDHERR S, et al. Urinary Tissue Inhibitor of Metalloproteinase-2(TIMP-2). Insulin-Like Growth Factor-Binding Protein 7 (IGFBP7) Predicts Adverse Outcome in Pediatric Acute Kidney Injury[J]. PLoS One, 2015, 10(11): e0143628.

[33] WASUNG ME, CHAWLA LS, MADERO M. Biomarkers of renal function, which and when?[J]. Clin Chim Acta, 2015, 438: 350-357.

[34] DEVARAJAN P. Emerging urinary biomarkers in the diagnosis of acute kidney injury[J]. Expert Opin Med Diagn, 2008, 2(4): 387-398.

[35] BRINKMAN R, HAYGLASS KT, MUTCH WA, et al. Acute Kidney Injury in Patients Undergoing Open Abdominal Aortic Aneurysm Repair: A Pilot Observational Trial[J]. J Cardiothorac Vasc Anesth, 2015, 29(5): 1212-1219.

[36] 楊希帥. 生長分化因子-15(GDF-15)研究進展[D]. 2012, 山西醫(yī)科大學(xué).

[37] 李慧, 高方, 薛耀明, 等. 2型糖尿病腎病患者生長分化因子-15的表達及臨床意義[J]. 南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報, 2014,(3): 387-390,395.

[38] GUENANCIA C, KAHLI A, LAURENT G, et al. Pre-operative growth differentiation factor 15 as a novel biomarker of acute kidney injury after cardiac bypass surgery[J]. Int J Cardiol, 2015, 197:66-71.

[39] KRUTZFELDT J, RAJEWSKY N, BRAICH R, et al. Silencing of microRNAs in vivo with ‘a(chǎn)ntagomirs’[J]. Nature, 2005, 438(7068): 685-689.

[40] AGUADO-FRAILE E, RAMOS E, CONDE E, et al. A Pilot Study Identifying a Set of microRNAs As Precise Diagnostic Biomarkers of Acute Kidney Injury[J]. PLoS One, 2015, 10(6): e0127175.

[41] 吳玨, 劉芬, 阮瓊芳, 等. miRNA-92a在缺血再灌注腎損傷中的表達變化[J]. 實驗與檢驗醫(yī)學(xué), 2010,(1): 9-11.

[42] 丁士新. 急性腎損傷患者血液循環(huán)microRNA-210的變化[J]. 新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2013,30(11): 898-901.

[43] LAN YF, CHEN HH, LAI PF, et al. MicroRNA-494 reduces ATF3 expression and promotes AKI[J]. J Am Soc Nephrol, 2012, 23(12): 2012-2023.

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃(桂科攻15698011-6)

廖蘊華，E-mail:yunhualiao1989@sina.com

10.3969/j.issn.1000-8535.2016.05.036

2016- 07-15)